PDF《湖南银河电气有限公司》

电机基础 电电机机基基础础湖南银河电气有限公司 电机基础 目录

1 电机发展史.

3 1.1 电机的定义.3 1.1.1 全电流定律

3 1.1.2 磁路欧姆定律

3 1.1.3 电磁感应定律(右手定则)3 1.1.4 电磁力定律(左手定则)3

2 电机分类.4 2.1 按工作电源分类.4 2.2 按结构及工作原理分类.4 2.3 按起动与运行方式分类.4 2.4 按用途分类.4 2.5 按转子的结构分类.4 2.6 按运转速度分类.5

3 直流电机构造与原理.5 3.1 基本构造.5 3.2 工作原理.6

4 异步电机构造与原理.9 4.1 基本构造.9 4.1.1 定子

9 4.1.2 转子

10 5 同步电机构造与原理.11 5.1 基本构造.12 5.2 工作原理.12 5.3 几种同步电机简介.12

6 异步电机与同步电机的对比.13

7 异步电动机与直流电动机的对比.14 电机基础

1 电机发展史 1.1 电机的定义 电机,英文为 electric machinery,泛指能使机械能转化为电能、电能转化为 机械能的一切机器.特指发电机和电动机. 电动机俗称马达,在电路中用字母 M 表示.它的主要作用是产生驱动转矩,作 为用电器或各种机械的动力源. 发电机在电路中用字母 G 表示.它的主要作用是利用机械能转化为电能,目前 最常用的是, 利用热能、 水能等推动发电机转子来发电, 随着风力发电技术的日趋成熟, 风电也慢慢走进我们的生活. 由于电机是依据电磁感应定律实现电能的转换或传递,所以,也有人把变压器称为 静止的电机. 有关电机的几个定律 1.1.1 全电流定律 1.1.2 磁路欧姆定律 1.1.3 电磁感应定律(右手定则) 1.1.4 电磁力定律(左手定则) 电机发展的历史

1800 年伏特发明电池, 是电气出现的开端, 电机的诞生和发展在这之后可以分成几 个阶段. 从19 世纪

20 年代至

19 世纪末叶,发现了电磁现象以及相关的各种法则,诞生了 交流电机的原型,并确立了电机的工业运用. 从20 世纪初至

20 世纪

70 年代,是电机的成长和成熟期,有刷直流电机、感应电 机、 同步电机和步进电机等各种电机相继诞生, 半导体驱动技术和电力电子技术的发展, 实现变频驱动的实用化. 从20 世纪

70 年代至

20 世纪末期,电力电子技术和计算技术的高速发展为电机的 高性能驱动带来了机会,随着设计、评价、测量、控制、功率半导体、轴承、磁性材料、 绝缘材料、制造加工技术的不断进步,电机本体经历了轻量化、小型化、高效化、高力 矩输出、低噪音振动、高可靠、低成本等一系列变革,相应的驱动和控制装置也更加智 能化和程序化. 进入

21 世纪,在以多媒体和互联网为特征的信息时代,电机和驱动装置继续发挥 支撑作用,向节约资源、环境友好、高效节能运行的方向发展. 电机基础

2 电机分类 2.1 按工作电源分类 根据电机工作电源的不同,可分为直流电机和交流电机.其中交流电机还分为单相 电机和三相电机. 2.2 按结构及工作原理分类 根据电机按结构及工作原理的不同,可分为直流电机,异步电机和同步电机. 同步电机还可分为永磁同步电机、磁阻同步电机和磁滞同步电机. 异步电机可分为感应电机、交流换向器电机和双馈异步电机.感应电机又分为三相 异步电机、单相异步电机和罩极异步电机等.交流换向器电机又分为单相串励电机、交 直流两用电机和推斥电机. 直流电机按结构及工作原理可分为无刷直流电机和有刷直流电机.有刷直流电机可 分为永磁直流电机和电磁直流电机. 电磁直流电机又分为串励直流电机、 并励直流电机、 他励直流电机和复励直流电机.永磁直流电机又分为稀土永磁直流电机、铁氧体永磁直 流电机和铝镍钴永磁直流电机. 2.3 按起动与运行方式分类 根据电机按起动与运行方式不同,可分为电容起动式单相异步电机、电容运转式单 相异步电机、电容起动运转式单相异步电机和分相式单相异步电机. 2.4 按用途分类 根据电机用途不同,可分为驱动用电机和控制用电机. 驱动用电机又分为电动工具(包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具) 用电机、家电(包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸 尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等)用电机及其它通用小型机械设备(包括各种小 型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等)用电机. 控制用电机又分为步进电机、伺服电机和测速电机等. 2.5 按转子的结构分类 根据电机按转子的结构不同,可分为笼型感应电机(旧标准称为鼠笼型异步电机) 和绕线转子感应电机(旧标准称为绕线型异步电机) . 电机基础 2.6 按运转速度分类 根据电机按运转速度不同,可分为高速电机、低速电机、恒速电机、调速电机. 低速电机又分为齿轮减速电机、电磁减速电机、力矩电机和爪极同步电机等. 调速电机除可分为有级变速电机和无级变速电机外,还可分为电磁调速电机、直流 调速电机、PWM 变频调速电机和开关磁阻调速电机. 异步电机的转子转速总是略低于旋转磁场的同步转速. 同步电机的转子转速与负载大小无关而始终保持为同步转速.

3 直流电机构造与原理 3.1 基本构造 直流电机由定子和转子两部分组成,其间有一定的气隙. 直流电机的定子由机座、主磁极、换向磁极、前后端盖和刷架等部件组成.其中主 磁极是产生直流电机气隙磁场的主要部件,由永磁体或带有直流励磁绕组的叠片铁心构 成. 直流电机的转子则由电枢、换向器(又称整流子)和转轴等部件构成.其中电枢由 电枢铁心和电枢绕组两部分组成. 电枢铁心由硅钢片叠成, 在其外圆处均匀分布着齿槽, 电枢绕组则嵌置于这些槽中. 换向器是一种机械整流部件.由换向片叠成圆筒形后,以金属夹件或塑料成型为一 个整体.各换向片间互相绝缘.换向器质量对运行可靠性有很大影响. 电机基础 3.2 工作原理 如图,直流电从电刷 B 经半圆形换向片流入线圈(电枢绕组)c-d-b-a,根据左手定 则,线圈 cd 段及 ab 段的受力情况如图中 F 所示,产生顺时针力矩 T,线圈以 n 的转速 顺时针转动, 无论线圈怎样转动, 总是 S 极有效边的电流方向向里,N 极有效边的电流方 向向外.电动机电枢绕组通电后按顺时针方向持续旋转. 当线圈不停地旋转时, 虽然与两个电刷接触的线圈边不停的变化, 电刷 A 始终是正 电位,电刷 B 始终是负电位.当线圈的 ab 段在 N 极时,线圈的电流方向是 c-d-b-a,当ab 段在 S 极时,线圈的电流方向是 a-b-d-c,即线圈 abcd 中的电流方向不断交变.这两 个半圆形的铜片就叫做换向片,它们合在一起叫做换向器. 几种直流电机简介 直流电机是依靠直流工作电压运行的电机,广泛应用于收录机、录像机、影碟机、 电动剃须刀、电吹风、电子表、玩具等. 电磁式直流电机由定子磁极、转子(电枢) 、换向器、电刷、机壳、轴承等构成, 电磁式直流电机的定子磁极(主磁极)由铁心和励磁绕组........